Эффективность использования энергии в зданиях

Здания с низким энергопотреблением, «пассивные» здания и здания с «нулевым» и «положительным» энергетическим балансом

Энергоэффективные здания проектируются с учетом минимально возможного потребления энергии при их эксплуатации. Энергоэффективность зданий может обеспечиваться благодаря использованию высококачественных строительных и изоляционных материалов, что способствует предотвращению тепловых потерь и обеспечению воздухонепроницаемости конструкций. Необходимыми предварительными условиями обеспечения энергоэффективности зданий являются качественное проектирование конструкций и квалифицированное исполнение строительных работ. Критическое значение имеет уменьшение до минимума количества мостиков холода.

По степени энергоэффективности здания делятся на четыре категории, а именно: здания с низким энергопотреблением, «пассивные» здания и здания с «нулевым» и «положительным» энергетическим балансом. С учетом всего эксплуатационного цикла зданий оптимальным решением часто является выбор проектов «пассивных» зданий.

Тип «0» – Стандартный дом

Стандартный дом, проектируемый исходя из условия удовлетворения лишь минимальных требований к энергоэффективности зданий в соответствии со строительными нормами. 

Тип «I» – Здание с низким энергопотреблением

Здание с низким энергопотреблением, потребляющие лишь половину энергии, требуемой для эксплуатации типового дома. Энергоэффективность достигается за счет улучшенной изоляции, включая теплоизоляцию окон, а также благодаря применению систем вентиляции с регенерацией тепла. Снижение уровня энергопотребления здания обходится незначительно (от 0 до 5 %) дороже строительства типового дома. Годовое потребление энергии на отопление здания с низким энергопотреблением составляет порядка 50–60 кВтч/м2.

Тип «II» – «Энергетически пассивное» здание

«Пассивное» здание потребляет менее четверти энергии, требуемой для эксплуатации типового дома. Отопление такого здания осуществляется с использованием генерируемой в нем тепловой энергии. Какие-либо отдельные системы отопления помимо систем вентиляции с регенерацией тепла в таких зданиях не применяются.

Определения «пассивного» здания, принятые в различных регионах Европы, основываются на предварительных данных об энергетических потребностях, представленных в Проекте по продвижению «пассивных домов» в Европе (PEP), а также на результатах исследований проведенных в рамках программы «рационального использования энергии в Европе» (Intelligent Energy Europe).

Вышеупомянутое определение «пассивного» здания выведено исходя из показателей его энергетической потребности. Общая потребность здания в энергии оценивается на основе потребления первичной энергии и имеет соответствующие предельные значения. Например, в Германии для всей покупной электроэнергии, получаемой из сетевых источников, используется коэффициент преобразования первичной энергии, равный 2,7. Коэффициенты преобразования энергии устанавливаются на национальном уровне.

Страна  Потребление энергии на отопление и охлаждение Потребление первичной энергии

Потребляемая тепловая мощность

Воздухо-проницаемость при 50 Па 
  кВтч/м2год   кВтч/м2год  Вт/м2   м³/(м²·ч)
Финляндия 20 - 30  130 - 140   0.6 
Норвегия

15 + 3.5(T - 5)
T = среднегодовая температура

 

   
Швеция Юг: 45
Север: 55
Общее потребление покупной энергии
  Юг: 10
Север: 14
~0.6
(0.3 л/см2
Германия 15  120    0.6 
Южная Европа  15 + 15 = 30 120    0.6 


Энергоэффективность «пассивного» здания зависит от конструктивного решения, принятого при проектировании его оболочки, обеспечивающего низкие показатели коэффициента теплопроводности и воздухопроницаемости. Здания этого типа имеют хорошо изолированную конструкцию, высококачественные окна и двери.

Стоимость «пассивного» дома всего на 5–10 % превышает стоимость соответствующего типового дома. Тем не менее, дополнительные затраты, связанные с применением более прочных конструкций, компенсируются отсутствием потребности в  установке системы отопления. Какая-либо дополнительная техническая квалификация работников или применение какого-либо специального оборудования или особых материалов для строительства «пассивного» здания не требуются. В зависимости от местоположения «пассивного» здания годовое потребление энергии на его отопление может быть различным, изменяясь от 15 кВтч/м2 в Центральной Европе до 30 кВтч/м2 в Северной Европе.

Согласно планам Еврокомиссии ожидается, что к 2015 г. технология строительства «пассивных» зданий приобретет статус «стандарта» для новых зданий в странах ЕС.

Тип «III» – Здание с «нулевым» энергопотреблением

Наряду с «нулевым» энергопотреблением здания этого типа характеризуются нулевыми выбросами углерода в годовом исчислении. Такие здания могут быть полностью независимыми от сетевого энергоснабжения.

Тип «IV» – Здание с «положительным» энергетическим балансом

В основу концепции здания с «положительным» энергетическим балансом положено конструктивное решение для «пассивного» здания, обеспечивающее ему соответствующий уровень энергоэффективности, дополненное применением встроенных активных систем энергоснабжения с использованием солнечной или ветровой энергии. Продажа лишней электроэнергии, вырабатываемой системой здания и поставляемой в общенациональную энергосистему в летний период, позволяет покупать соответствующее количество энергии в зимний период. Необходимым условием реализации таких проектов является установление единого национального тарифа на электроэнергию, чего пока не удалось достигнуть в большинстве стран. Существующие на текущий момент тарифы в значительной степени субсидируются в целях содействия развитию новой технологии.

Дополнительные капитальные затраты при строительстве здания с «положительным» энергетическим балансом составляют не менее 10% по сравнению со стандартным зданием. В настоящее время здания с положительным энергетическим балансом встречаются достаточно редко, однако в ближайшем будущем развитие соответствующей тенденции в области строительства вполне вероятно.